Kvantové počítače se často popisují jako technologie budoucnosti, ale velká část vývoje se stále odehrává ve světě klasických strojů. A právě tam vznikl rekord, který stojí za pozornost. Tým vědců z Jülich Supercomputing Centre dokázal na evropském exascale superpočítači JUPITER nasimulovat chování univerzálního kvantového počítače s kapacitou 50 qubitů. Nejde jen o číslo, ale o hranici, která byla dlouhé roky považována za téměř nedosažitelnou.

Proč je 50 qubitů tak velká věc

Simulace kvantového stroje není jen technický experiment. Každý přidaný qubit zdvojnásobuje počet stavů, které je nutné udržet v paměti. Člověk si to snadno představí na kontrastu běžného notebooku a superpočítače. Zatímco domácí laptop zvládne přibližně třicet qubitů, padesát qubitů už vyžaduje zhruba dva petabyty paměti. To je množství dat, které se pohybuje mimo možnosti všeho, co běžně používáme.

Zdroj: Shutterstock

Vědci z Jülichu přitom nepoužili jen sílu železa. Aby simulace fungovala, musela být do detailu napodobená fyzika skutečného kvantového procesoru, kde každá operace ovlivňuje biliony komplexních hodnot. Koordinovat to mezi tisíci výpočetních uzlů není jen o výkonu, ale hlavně o dokonalém sladění celého systému.

Exascale počítač jako laboratoř budoucnosti

JUPITER není v provozu dlouho, ale už teď ukazuje, proč se o exascale superpočítačích mluví jako o pilířích další vědecké dekády. Klíčovou roli hrají GH200 Superchips, které kombinují výhody CPU a GPU a dokážou pracovat s daty, která se jinam nevejdou. Nová verze simulátoru JUQCS navíc používá výrazně úspornější způsob ukládání dat a dynamické rozdělování úloh mezi tisíce výpočetních jednotek.

Díky tomu mohli výzkumníci prověřit algoritmy jako VQE a QAOA, tedy postupy, které se uplatňují v chemii, optimalizaci i vývoji nových materiálů. V praxi to znamená, že si nyní mohou ověřit chování kvantových algoritmů dříve, než bude dostupný skutečný kvantový hardware s podobným výkonem.

Přínos pro Evropu i širší výzkumnou komunitu

Nová verze simulátoru JUQCS bude přístupná dalším institucím přes infrastrukturu JUNIQ. Díky tomu se z rekordního experimentu nestane uzavřená kapitola, ale nástroj, který umožní testovat nové algoritmy i vychovávat generaci vědců, kteří budou s kvantovou technikou pracovat každý den.

A i když se může zdát, že jde o úspěch viditelný jen ve světě teoretických fyziků, dopady budou sahat mnohem dál. Díky lepším simulacím se urychlí vývoj energetických materiálů, přesnějších modelů počasí nebo třeba nových metod logistické optimalizace. To vše jsou oblasti, kde kvantové algoritmy slibují výrazný posun.